結晶構造の対称性に着目した有機ー無機ハイブリッドハライド結晶の合成と機能探索

有機－無機ハイブリッドハライド結晶は、次世代太陽電池の候補として注目されているが、接触感知フレキシブルデバイスなどの、軽量で柔軟な圧電デバイス応用にも期待できる。そのためには、ハイブリッドハライドの有機分子の自発的配向誘起による、結晶の対称性制御が必要である。本研究では、大きさの異なる有機分子の導入と、３ｄ遷移金属元素を用いた無機フレームワークの構造変化を試み、結晶対称性への影響を調べる。溶液プロセスによって新物質を合成し、単結晶構造解析と密度汎関数法（DFT）計算によって有機分子イオンの配向を調べ、圧電体などへの応用を検討する。構造と物性の関係についての理解から、有機－無機ハイブリッドハライド強誘電体や圧電体の設計への指針を得ることを目標とする。新化合物：ホルムアミジニウム (FA)-塩化鉛-ジメチルスルホキシド (DMSO)[CH(NH2)2]Pb(C2H6OS)Cl3 の単結晶を合成し、単結晶 X 線回折研究により、113-293 K の温度範囲で単斜晶 (P21/c) 対称性を示すことが分かった。DMSO の酸素原子が取り入れられた歪んだ [PbOCl5] 八面体は、エッジ共有によって二量体を形成し、(100)面に平行に伸びた疑似2Dジグザグ層を形成した。擬似2Dジグザグ層の間で FA+ カチオンが構造的に整列していた。密度汎関数法で、結晶の形成エンタルピーを計算し、相安定性を説明した。

有機－無機ハイブリッドハライド結晶は、次世代太陽電池の候補として注目されているが、接触感知フレキシブルデバイスなどの、軽量で柔軟な圧電デバイス応用にも期待できる。そのためには、ハイブリッドハライドの有機分子の自発的配向誘起による、結晶の対称性制御が必要である。本研究では、大きさの異なる有機分子の導入と、３ｄ遷移金属元素を用いた無機フレームワークの構造変化を試み、結晶対称性への影響を調べる。溶液プロセスによって新物質を合成し、単結晶構造解析と密度汎関数法（DFT）計算によって有機分子イオンの配向を調べ、圧電体などへの応用を検討する。構造と物性の関係についての理解から、有機－無機ハイブリッドハライド強誘電体や圧電体の設計への指針を得ることを目標とする。新化合物：ホルムアミジニウム (FA)-塩化鉛-ジメチルスルホキシド (DMSO)[CH(NH2)2]Pb(C2H6OS)Cl3 の単結晶を合成し、単結晶 X 線回折研究により、113-293 K の温度範囲で単斜晶 (P21/c) 対称性を示すことが分かった。DMSO の酸素原子が取り入れられた歪んだ [PbOCl5] 八面体は、エッジ共有によって二量体を形成し、(100)面に平行に伸びた疑似2Dジグザグ層を形成した。擬似2Dジグザグ層の間で FA+ カチオンが構造的に整列していた。密度汎関数法で、結晶の形成エンタルピーを計算し、相安定性を説明した。